在顯示技術(shù)領(lǐng)域，長期以來存在一個難以突破的物理限制：裸眼3D顯示難以同時實現(xiàn)大尺寸和超寬連續(xù)視角。這一難題困擾著科研人員多年，成為制約裸眼3D技術(shù)廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵因素。然而，近日上海人工智能實驗室聯(lián)合復(fù)旦大學等機構(gòu)宣布，成功研發(fā)出新一代裸眼3D顯示系統(tǒng)——書生·瞳真EyeReal，一舉攻克了這一技術(shù)瓶頸。

據(jù)了解，EyeReal系統(tǒng)通過AI深度學習算法進行實時運算，能夠精準地將有限的顯示資源傳遞到觀看者的雙眼，從而實現(xiàn)了裸眼3D效果，并顯著提升了觀看體驗。這項技術(shù)完全兼容消費級液晶面板，無需復(fù)雜的光學元件或特制硬件，在桌面級顯示尺寸內(nèi)首次實現(xiàn)了超過100度的超寬視場角，同時支持包含水平、垂直、徑向、連續(xù)與焦點在內(nèi)的全部視差類型實時三維顯示。國際頂級學術(shù)期刊《自然》正刊發(fā)表了該成果相關(guān)論文，并評價其為“光學信息運用的全新范式”。

人類生活在三維世界中，對將數(shù)字世界三維化的探索從未停止。當前，虛擬現(xiàn)實（VR）技術(shù)雖然能夠構(gòu)建出立體視覺效果，但需要佩戴頭顯設(shè)備，給用戶帶來物理束縛。相比之下，裸眼3D技術(shù)更符合人類的感知習慣，無需任何外接設(shè)備，僅通過雙眼就能從屏幕中獲得如同“真實窗口”般的沉浸式體驗。然而，要實現(xiàn)這一目標，顯示器必須重構(gòu)物體的完整光場，即模擬其向所有方向發(fā)出的光線。但重構(gòu)完整光場需要海量光信息支持，其規(guī)模堪比天文數(shù)字，而現(xiàn)代光學顯示系統(tǒng)的信息傳輸能力卻存在極大局限性。

在信息預(yù)算有限的情況下，傳統(tǒng)技術(shù)陷入了兩難境地。數(shù)字全息顯示雖然能提供極高的視角和畫質(zhì)，但顯示尺寸被壓縮到極小，往往只有指甲蓋大小；多視圖自動立體顯示雖然能實現(xiàn)大尺寸顯示，但只能將有限的信息“被動廣播”到空間中的預(yù)設(shè)方向。這些傳統(tǒng)路線雖然不斷優(yōu)化，但只要遵循“被動光場調(diào)制”的路徑，就無法突破物理定律的制約，導致顯示尺寸和可視角度之間存在嚴重制約。

為了突破這一限制，上海AI實驗室聯(lián)合科研團隊提出了全新的解決方案：與其被動浪費信息，不如用AI主動管理信息。EyeReal系統(tǒng)采用了“光場生成建模+神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解碼”的融合技術(shù)路線，既遵循客觀規(guī)律，又結(jié)合了人工智能的高效計算優(yōu)勢，實現(xiàn)了實時、高質(zhì)量的三維圖像重建。在光場生成建模階段，系統(tǒng)通過傳感器采集關(guān)鍵點信息定位觀察者眼位，構(gòu)建“人眼—光場”坐標系，在屏幕與觀看者雙眼之間建立精確的幾何模型；在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解碼階段，科研團隊設(shè)計了專用的輕量化卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN），能夠在0.02秒內(nèi)快速計算出如何通過多層液晶屏的像素排列組合，在空間中精準發(fā)射出僅針對當前觀察者雙眼位置的“最優(yōu)光場”。

這一“最優(yōu)光場”的篩選過程，若采用傳統(tǒng)算法，計算量將呈指數(shù)級激增，面臨技術(shù)困境。而AI憑借強大的非線性擬合與智能推理能力，成功將這一高復(fù)雜度計算過程提速至實時響應(yīng)水平。AI算法不再僅僅是圖像插值工具，而是成為光學顯示系統(tǒng)的“智能大腦”，通過對光線傳播路徑的主動調(diào)度與精準把控，讓每一份“信息預(yù)算”都實現(xiàn)效能最大化。值得一提的是，憑借AI強大的分層光場優(yōu)化能力，EyeReal可以在人類雙眼周圍構(gòu)建一個連續(xù)、真實的物理光場區(qū)域，從根本上避免了傳統(tǒng)3D顯示因瞳距失配而產(chǎn)生的眩暈不適感。

在物理顯示端，EyeReal采用了結(jié)構(gòu)極簡的三層液晶顯示器堆疊架構(gòu)，整套硬件系統(tǒng)無需額外復(fù)雜光學器件，但其性能指標遠超傳統(tǒng)技術(shù)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了前所未有的100度超寬視場角，觀看者可在更廣泛的范圍內(nèi)自由移動；提供連續(xù)、全視差的3D體驗，無論觀看者上下、左右、前后移動，都能看到正確的運動視差，并支持人眼自然聚焦反應(yīng)；同時實現(xiàn)1920x1080的高分辨率，刷新率超過每秒50幀，畫面流暢自然。

EyeReal的研發(fā)成功，首次證明了以計算為中心的方法可以克服顯示領(lǐng)域長久以來的物理局限性，打破了大尺寸與寬視角“不可兼得”的局面。這一創(chuàng)新讓低成本商品級硬件實現(xiàn)高保真裸眼3D體驗成為現(xiàn)實，有望為虛擬現(xiàn)實、協(xié)作式3D設(shè)計、教育和文化娛樂等領(lǐng)域帶來突破性變革。研發(fā)人員表示，當傳統(tǒng)硬件升級觸及性能天花板、物理資源難以突破時，引入AI技術(shù)不僅可以充分挖掘傳統(tǒng)硬件系統(tǒng)中被忽視的潛力，還有可能有效攻克傳統(tǒng)解析方法無法處理的復(fù)雜系統(tǒng)問題，為基礎(chǔ)科研中“硬件瓶頸制約創(chuàng)新”的普遍難題提供了可復(fù)用的技術(shù)范式。